L’idrogeno è considerato una tecnologia chiave per la transizione energetica, sia come combustibile sia come mezzo di accumulo delle energie rinnovabili. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di trasportarlo utilizzando le infrastrutture del gas già esistenti. Progettate originariamente per il metano, le reti attuali devono però essere verificate per garantirne l’idoneità anche al trasporto dell’idrogeno. Ed è proprio qui che emerge la sfida: l’attuale rete di distribuzione del metano è soggetta a perdite – un problema di sicurezza e climatico, poiché sia l’idrogeno che il metano possono fuoriuscire facilmente e diffondersi con rapidità. Le nuove direttive dell’Unione Europea obbligano inoltre le aziende a rilevare, lungo l’intera catena del valore, emissioni inferiori alla soglia dei 100 ppm. Attualmente esistono sensori commerciali adatti a questo scopo per il metano, mentre è molto più complesso rilevare in modo affidabile concentrazioni così basse di idrogeno. 

Unire le competenze 

L’azienda internazionale SENSIT Technologies, che dal 1980 sviluppa e produce sensori per gas, la Libera Università di Bolzano, Eurac Research e la Fondazione Bruno Kessler hanno riconosciuto nell’iniziativa Fusion Grant un’opportunità concreta per collaborare su questo tema complesso e mettere in comune le rispettive competenze specialistiche. Per questo è stato coinvolto nel progetto Marco Magoni, giovane ricercatore che per un anno si dedicherà interamente al progetto SENSE. L’obiettivo è sviluppare un sistema di monitoraggio all’avanguardia, capace di ridurre in modo sostenibile le emissioni. Nell’ambito del progetto collaborano con SENSIT Technologies anche i gruppi di ricerca di Luisa Petti e Roberto Monsorno del NOI, oltre al gruppo di lavoro di Andrea Gaiardo della Fondazione Bruno Kessler. 

Valori minimi, complessità elevata 

Il progetto è focalizzato principalmente sulla misurazione dell’idrogeno, una sfida particolarmente complessa, soprattutto considerando le concentrazioni estremamente basse richieste dall’UE. Attualmente esistono pochi sensori in grado di rilevarle con precisione. Inoltre, i materiali impiegati nei sensori reagiscono sostanzialmente con tutti i gas, rendendo il problema ancora più articolato – riuscire a distinguere tra i vari gas è infatti fondamentale, spiega la professoressa Luisa Petti di unibz, coordinatrice scientifica del progetto. “In presenza di una miscela di idrogeno e metano, i sensori non sono in grado di differenziare i due gas. In caso di perdita, rilevano soltanto una variazione generale della concentrazione”, afferma Petti. “Il punto centrale del progetto consiste quindi nella capacità di misurare separatamente idrogeno e metano a concentrazioni così basse”. 

Per raggiungere questo risultato si prevede, da un lato, l’impiego di materiali innovativi per i sensori e, dall’altro, lo sviluppo di avanzate tecniche di analisi dei dati. 

Dati in grande quantità 

Una possibile soluzione è offerta dalla spettroscopia di impedenza: il segnale trasmesso dal sensore viene analizzato a frequenze diverse, consentendo di distinguere le reazioni tipiche dell’idrogeno da quelle del metano. 

Oltre all’innovazione dei materiali, il sistema punta quindi anche su una maggiore selettività nella misurazione e nella valutazione dei dati. Poiché si tratta di grandi quantità di informazioni, la coordinatrice richiama l’importanza di processi di machine learning. “Non si tratta di semplici valori numerici, ma di dati matematici complessi”, spiega Petti. “È necessario individuare nei dati le differenze statisticamente più significative”. I primi risultati mostrano che è già possibile effettuare misurazioni dell’idrogeno distinguendolo dal metano. Luisa Petti è convinta che la misurazione dell’impedenza consentirà di ottenere la selettività necessaria. Qualora il progetto di ricerca, attualmente della durata di un anno, trovi applicazione pratica, è prevista la sua evoluzione in un progetto di sviluppo concreto, da ampliare progressivamente. 

SENSE è uno dei dieci progetti della terza edizione di Fusion Grant, iniziativa della Fondazione Cassa di Risparmio dell’Alto Adige, sostenuta da NOI Techpark, in collaborazione con Economia Alto Adige e Rete Economia. L’obiettivo è promuovere in modo mirato la collaborazione tra aziende altoatesine e istituti di ricerca, consentendo a giovani ricercatori under 40 di confrontarsi con progetti concreti.